Compiler Design

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出版者:William C Brown Pub
作者:Seth D. Bergmann
出品人:
页数:320
译者:
出版时间:1994-2
价格:USD 82.40
装帧:Paperback
isbn号码:9780697170866
丛书系列:
图书标签:
  • 编译
  • 编译原理
  • 编译器构造
  • 程序设计语言
  • 形式语言与自动机
  • 语法分析
  • 语义分析
  • 代码生成
  • 优化
  • 计算机科学
  • 编程语言
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具体描述

This is an introductory level text for compiler design courses, that emphasizes problem solving skills. The concepts are clearly presented with sampler problems and diagrams to illustrate the concepts. The text also covers lex and yacc two compiler generating tools in UNIX.

好的,这是一份关于《Compiler Design》的图书简介,内容将侧重于介绍编译原理的核心概念、重要性及其在计算机科学中的地位,同时避免提及任何与该书具体内容直接相关的细节,力求详实且自然。 --- 计算机科学的基石:理解程序转换的艺术与科学 在数字时代的浩瀚图景中,我们与计算机的每一次交互,无论多么流畅自然,背后都隐藏着一个复杂而精密的转化过程。我们用人类易于理解的、高层次的编程语言编写指令,而计算机的处理器只能执行由0和1构成的机器码。连接这两个世界的桥梁,正是“编译”技术。 本书旨在深入探讨这一至关重要的领域,揭示如何将抽象的编程思想转化为可执行的机器指令的完整旅程。这不是一本简单的技术手册,而是一次对程序语言理论、算法设计与系统工程完美结合的探索。 程序的生命周期:从源码到机器码的蜕变 编译器的设计与实现,是计算机科学中最经典也最具挑战性的课题之一。它要求设计者不仅要精通语言的结构和形式化定义,还要熟练掌握数据结构、算法优化以及底层硬件架构的知识。 第一部分:形式化基础与词法分析的构建 任何复杂的结构都建立在坚实的基础之上。我们将从探讨程序语言的本质开始。语言的形式化描述——如何用数学的严谨性来定义一种编程语言的语法和语义——是编译过程的第一步。这包括对上下文无关文法(CFG)的深入理解,以及如何利用正则表达式和有限自动机来识别程序中的基本“词汇”——即词法分析。 词法分析器是编译器的“眼睛”,它负责将源代码流分解成有意义的标记(Tokens)。理解如何高效且准确地构建这些识别器,是确保后续处理正确性的前提。我们将探讨确定性有限自动机(DFA)与非确定性有限自动机(NFA)之间的转换,以及如何通过最小化状态来优化分析速度,这是构建高效工具链的关键技术。 第二部分:语法的解析与结构的表达 一旦词汇被识别,下一步便是理解这些词汇如何按照语言的规则组合成有效的句子和段落——这就是语法分析,或称解析(Parsing)。程序的结构必须被精确地捕获和表示,最常用的工具是抽象语法树(Abstract Syntax Tree, AST)。 解析过程是编译理论的核心战场。我们将详细考察自顶向下(如递归下降解析)和自底向上(如算子优先、LR族解析)的解析策略。每种方法都有其适用场景和性能权衡。理解这些解析器的构造原理,能让开发者不仅能使用工具,更能根据特定语言需求定制或改进解析算法。AST作为程序结构的内在表示,是后续所有优化和代码生成的蓝图。 第三部分:语义的校验与中间表示的创建 仅仅结构正确还不够,程序必须在逻辑上是“有意义”的。语义分析阶段的任务是校验程序是否符合语言的语义规则,例如类型检查、作用域解析和变量声明的有效性。 为了跨越不同目标平台之间的鸿沟,优秀的编译器必须引入一个中间层——中间表示(Intermediate Representation, IR)。IR是一种脱离了特定源语言和目标机器的通用代码形式。它为优化阶段提供了理想的操作环境,使得优化策略可以独立于前端和后端进行设计。本部分将强调设计出简洁、易于操作且信息丰富的IR的重要性。 第四部分:优化策略的深度挖掘 程序性能往往不是自然而然产生的,而是需要通过精心的设计和转换来实现。优化阶段是编译器的“大脑”,它致力于改进中间表示,使其在执行效率、代码大小或能耗方面达到最佳平衡。 我们将探索一系列经典的优化技术。从简单的常量折叠、死代码消除,到更为复杂的循环优化(如循环展开、循环不变代码外提)和数据流分析。理解数据流方程和控制流图(CFG)是掌握这些复杂优化的基础。优化的目标是找到速度、空间和编译时间之间的黄金分割点。 第五部分:面向特定平台的代码生成 优化的中间代码最终需要被翻译成目标机器能够直接执行的指令集。代码生成是将抽象概念映射到具体硬件寄存器和内存地址的艺术。这一过程涉及到指令选择、寄存器分配和指令调度。 寄存器分配尤为关键,因为它直接影响到内存访问的频率和程序运行速度。我们将分析图着色算法等先进技术,以有效地管理有限的硬件资源。最终生成的汇编代码,是整个编译过程的最终产物,它必须精确无误地反映原程序的逻辑意图,同时充分利用目标架构的全部潜力。 总结:跨越理论与实践的桥梁 编译原理不仅仅是学术上的探讨,它深深植根于现代计算的每一个角落——从嵌入式系统到高性能计算,从解释型脚本到最新的即时编译(JIT)技术。掌握编译器的设计原理,意味着掌握了计算机系统运作的核心机制,能够让你更深刻地理解编程语言的设计哲学,并有能力构建出更高效、更可靠的软件工具链。 本书旨在引导读者,从零开始,构建起对整个编译过程的系统性认知,培养将复杂的语言理论转化为实用、高效系统的工程能力。这是一场关于逻辑、结构和性能的深刻旅程。

作者简介

目录信息

Preface
Table of Contents
Chapter 1 Introduction
1.1 What is a Compiler?
1.2 The Phases of a Compiler
1.3 Implementation Techniques
1.4 Case Study: MiniC
1.5 Chapter Summary
Chapter 2 Lexical Analysis
2.0 Formal Languages
2.1 Lexical Tokens
2.2 Implementation with Finite State Machines
2.3 Lexical Tables
2.4 Lex
2.5 Case Study: Lexical Analysis for MiniC
2.6 Chapter Summary
Chapter 3 Syntax Analysis
3.0 Grammars, Languages, and Pushdown Machines
3.1 Ambiguities in Programming Languages
3.2 The Parsing Problem
3.3 Chapter Summary
Chapter 4 Top Down Parsing
4.0 Relations and Closure
4.1 Simple Grammars
4.2 Quasi-Simple Grammars
4.3 LL(1) Grammars
4.4 Parsing Arithmetic Expressions Top Down
4.5 Syntax-Directed Translation
4.6 Attributed Grammars
4.7 An Attributed Translation Grammar for Expressions
4.8 MiniC Expressions
4.9 Translating Control Structures
4.10 Case Study: A Top Down Parser for MiniC
4.11 Chapter Summary
Chapter 5 Bottom Up Parsing
5.1 Shift Reduce Parsing
5.2 LR Parsing With Tables
5.3 Yacc
5.4 Arrays
5.5 Case Study: Syntax Analysis for MiniC
5.6 Chapter Summary
Chapter 6 Code Generation
6.1 Introduction to Code Generation
6.2 Converting Atoms to Instructions
6.3 Single Pass vs. Multiple Passes
6.4 Register Allocation
6.5 Case Study: A MiniC Code Generator for the Mini Architecture
6.6 Chapter Summary
Chapter 7 Optimization
7.1 Introduction and View of Optimization
7.2 Global Optimization
7.3 Local Optimization
7.4 Chapter Summary
Glossary
Appendix A MiniC Grammar
Appendix B MiniC Compiler
B.1 Software Files
B.2 Lexicall Phase
B.3 Syntax Analysis
B.4 Code Generator
Appendix C Mini Simulator
Bibliography
Index
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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我是一名计算机专业的学生,目前正处于学习编译原理的关键阶段。课堂上的讲解虽然提供了基础概念,但总觉得不够详尽,很多细节还需要自己去探索。这本书的出现,对我来说无疑是一场及时雨。我期待它能够提供比教材更丰富、更深入的讲解,帮助我理解那些抽象的概念。例如,在词法分析部分,我希望它能详细介绍各种扫描器和模式匹配技术的实现细节;在语法分析部分,我则希望它能深入剖析各种解析算法,如LL、LR及其变种,并解释它们各自的优缺点和适用场景。

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我一直认为,要真正掌握一门编程语言,理解其背后的编译过程是必不可少的一环。这本书的出现,恰好满足了我对这方面知识的渴望。我迫不及待地翻阅了目录,看到诸如“词法分析”、“语法分析”、“语义分析”、“中间代码生成”、“代码优化”以及“目标代码生成”等章节,这些都是我一直以来在学习和实践中不断遇到的概念,但总觉得理解不够深入。这本书的结构似乎能够系统地梳理这些知识点,并将其串联起来,形成一个完整的体系。

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我是一位对算法和数据结构有着深刻理解的程序员。我一直认为,编译器的设计本身就是一门精妙的算法应用艺术。从构建抽象语法树到进行各种转换和优化,背后都蕴含着高效的算法和巧妙的数据结构。我希望这本书能够详细介绍这些算法和数据结构的应用,例如,在语义分析阶段,如何高效地进行类型检查和作用域查找?在代码生成阶段,如何有效地分配寄存器?我期待书中能够提供清晰的算法描述和伪代码,甚至可能的话,还能结合一些实际的实现案例,让我能够将理论与实践相结合。

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我是一位对理论计算机科学有着浓厚兴趣的学习者。我一直认为,形式语言和自动机理论是理解编译器工作原理的基石。我希望这本书能够深入讲解这些理论在编译器设计中的具体应用。例如,正则表达式和有限自动机在词法分析中的作用,以及上下文无关文法和下推自动机在语法分析中的重要性。我期待书中能够提供严谨的数学推导和清晰的证明,帮助我巩固这些基础理论,并理解它们如何支撑起整个编译器的构建过程。

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我对语言设计本身有着极大的热情,而编译器作为实现这些语言的关键工具,其设计理念和技术细节一直让我着迷。我常常思考,不同的编程范式是如何在编译器中体现的?例如,函数式编程的惰性求值、面向对象的多态性,这些复杂的语言特性是如何被编译器有效地处理和转换的?这本书的章节设置,似乎涵盖了从高级语言到低级机器码的整个转换流程,我希望它能在我对语言设计和实现之间的联系上,提供更清晰的认识,并激发我未来在语言设计领域进行探索的灵感。

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我是一位对计算机系统底层原理有着浓厚兴趣的开发者。在日常工作中,我经常会遇到各种与性能、内存管理和底层交互相关的问题,而这些问题的根源往往可以追溯到编译器的行为。我希望通过阅读这本书,能够更深入地理解编译器在代码转换过程中所做的决策,以及这些决策如何影响最终程序的性能和行为。我特别期待书中能够提供一些具体的案例分析,展示不同优化策略的实际效果,以及如何在编写代码时,考虑到这些编译器的特性,以生成更高效的程序。

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我对计算机体系结构和操作系统的了解也相对深入。我深知,编译器生成的代码最终需要在特定的硬件平台上运行,而硬件的特性,如指令集架构、缓存机制、流水线等,都会对编译器的优化策略产生重要影响。我希望这本书能够在我对编译原理和计算机体系结构之间建立起更紧密的联系。例如,书中是否会讨论如何针对不同的指令集进行代码生成?或者,如何利用硬件特性来改进代码优化算法?我渴望理解编译器是如何与硬件“对话”的,并生成最优化的机器码。

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我是一名在软件行业工作多年的工程师,虽然我的工作不直接涉及编译器开发,但对底层技术的理解一直是我追求的目标。我深信,对编译器的深入理解,能够极大地提升我在软件设计、性能调优以及调试复杂问题时的能力。我希望这本书能够以一种清晰易懂的方式,将复杂的编译原理展现在我面前,让我能够理解那些“幕后”发生的原理。我尤其对代码优化部分充满了期待,了解如何让编译器生成更高效的代码,这对于任何一个关注软件性能的工程师来说,都是宝贵的财富。

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我一直对计算机科学的历史和发展演变抱有浓厚的兴趣。编译器作为现代计算的关键组成部分,其发展历程也充满了故事。我希望这本书不仅能讲解技术原理,还能偶尔穿插一些编译器的发展史,例如,早期编译器的设计理念,以及后来出现的各种革命性的技术突破。我期待能够从中了解到,那些伟大的计算机科学家是如何一步步克服技术难题,最终发展出我们今天所熟知的编译器的。这种历史的视角,往往能帮助我们更好地理解技术背后的逻辑和演进。

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这本书的封面设计简约而不失专业感,深邃的蓝色背景搭配着棱角分明的银色字体,仿佛预示着即将深入理解计算机科学的核心奥秘。拿到它的时候,我就被它沉甸甸的分量所吸引,这通常意味着里面蕴含着丰富的知识。翻开书页,纸张的质感也相当不错,阅读起来不易反光,让人能够长时间沉浸其中。我一直对编译器的内部工作原理感到好奇,它如何将我们人类能够理解的代码转化为机器能够执行的指令,这其中的复杂性和精妙之处,总让我觉得像是一门艺术。

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